2020屆高三化學一輪復習專題3第17講原電池及其應用練習（含解析）蘇教版.docx

第17講原電池及其應用一、 單項選擇題1. 用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂 -KNO3的U形管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是()在外電路中,電流由銅電極流向銀電極 正極反應為Ag+e-Ag實驗過程中取出鹽橋,原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同A. B. C. D. 2. (2018湖北沙市中學)普通水泥在固化過程中自由水分子減少并產(chǎn)生Ca(OH)2,溶液呈堿性。根據(jù)這一物理化學特點,科學家發(fā)明了電動勢法測水泥初凝時間。此法的原理如下圖所示,反應的總方程式為2Cu+Ag2OCu2O+2Ag,下列有關說法正確的是()A. 裝置中電流方向由Cu經(jīng)導線到Ag2OB. 測量原理示意圖中,Ag2O為負極C. 負極的電極反應式:2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2OD. 電池工作時,OH-向正極移動3. (2017廣州一模)Al-Ag2O電池用作水下動力電源,其原理如下圖所示。電池工作時,下列說法錯誤的是 ()A. 電子由Al電極通過外電路流向Ag2O/Ag電極B. 電池負極附近溶液pH升高C. 正極反應式:Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-D. 負極會發(fā)生副反應:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H24. (2016全國卷)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A. 負極反應式為Mg-2e-Mg2+B. 正極反應式為Ag+e-AgC. 電池放電時Cl-由正極向負極遷移D. 負極會發(fā)生副反應Mg+2H2OMg(OH)2+H25. (2018河南濮陽二模)氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如下圖所示。下列有關該電池的說法正確的是()A. 電池工作時,熔融碳酸鹽只起到導電的作用B. 負極反應式為H2-2e-+CO32-CO2+H2OC. 該電池可利用工廠中排出的CO2,減少溫室氣體的排放D. 電池工作時,外電路中流過0.2 mol電子,消耗3.2 g O26. (2018河北邢臺模擬)通過加入適量乙酸鈉,設計成微生物電池可以將廢水中的氯苯轉化為苯而除去,其原理如下圖所示。下列敘述正確的是()A. b極為正極,發(fā)生還原反應B. 一段時間后b極區(qū)電解液的pH減小C. H+由a極穿過質子交換膜到達b極D. a極的電極反應式為-e-Cl-+7. (2018廣東六校三模)鋰空氣電池放電時的工作原理如下圖所示。下列敘述正確的是()A. 放電時Li+由B極向A極移動B. 電池放電時總反應式為4Li+O2+2H2O4LiOHC. 電解液a、b之間可采用陰離子交換膜D. 電解液a可能為LiCl水溶液8. (2018皖江名校聯(lián)盟12月)Li-Cu- 空氣燃料電池的原理示意如下圖,電池通入空氣腐蝕銅電極而產(chǎn)生正極反應物Cu2O。下列有關說法正確的是()A. 電池工作時,正極上有金屬鋰析出B. 電池工作時,負極區(qū)溶液中c(OH-)增大C. 電池放電過程中的總反應:2Cu+2Li+2OH-2Li+Cu2O+H2OD. 停止通入空氣一段時間,電池將停止放電9. (2018江蘇連云港模擬)一種石墨烯鋰硫電池(2Li+S8Li2S8)工作原理示意如下圖。下列有關該電池的說法正確的是()A. B電極發(fā)生還原反應B. A電極上發(fā)生的一個電極反應:2Li+S8+2e-Li2S8C. 每生成1 mol Li2S8轉移0.25 mol電子D. 電子從B電極經(jīng)過外電路流向A電極,再經(jīng)過電解質流回B電極10. (2018開封一模)我國古代青銅器工藝精湛,有很高的藝術價值和歷史價值,但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕,故對其進行修復和防護具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn),青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖如下圖,下列說法正確的是()A. 腐蝕過程中,青銅基體是正極B. CuCl在腐蝕過程中降低了反應的焓變C. 若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,則理論上耗氧氣體積為0.448 LD. 將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位,可以防止青銅器進一步被腐蝕,Ag2O與催化層發(fā)生復分解反應二、 非選擇題11. (2019各地?？碱}組合)(1) 甲醇可用于制燃料電池,常用KOH作電解質溶液,負極的電極反應式為。(2) 分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設計成燃料電池(以KOH溶液為電解液),該電池的負極反應式為。(3) 氨氣用途廣泛,可以直接用于燃料電池,下圖是用氨水作原料的燃料電池的工作原理。氨氣燃料電池的電解質溶液最好選擇(填“酸性”“堿性”或“中性”)溶液。氨氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體和水,該電池總反應的化學方程式是,負極的電極反應式是。12. (1) CO與H2反應可制備CH3OH,CH3OH可作為燃料使用,用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如下:電池總反應為2CH3OH+3O22CO2+4H2O,則c電極是(填“正極”或“負極”),c電極的電極反應式為。若線路中轉移2 mol電子,則上述CH3OH燃料電池消耗的O2在標準狀況下的體積為L。(2) (2018天津卷)O2輔助的Al-CO2電池工作原理如下圖所示。該電池電容量大,能有效利用CO2,電池反應產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的負極反應式: 。電池的正極反應式:6O2+6e-6O2-、6CO2+6O2-3C2O42-+6O2反應過程中O2的作用是 。該電池的總反應式: 。13. (2013廣東卷改編)化學實驗有助于理解化學知識,形成化學觀念,提高探究與創(chuàng)新能力,提升科學素養(yǎng)。(1) 能量之間可以相互轉化:電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能,而原電池可將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池,探究其能量轉化效率。限選材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);銅片,鐵片,鋅片和導線。完成原電池的甲裝置示意圖(見下圖),并作相應標注。要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質溶液,只在一個燒杯中組裝原電池乙,工作一段時間后,可觀察到負極。甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是,其原因是 。(2) 根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理,為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕,在(1)的材料中應選作陽極。14. 某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時測量容器中的壓強變化。圖1 (1) 請完成以下實驗設計表(表中不要留空格):編號實驗目的碳粉/g鐵粉/g醋酸/%為以下實驗作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0(2) 編號實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時,容器中壓強明顯小于起始壓強,其原因是鐵發(fā)生了腐蝕,請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向;此時,碳粉表面發(fā)生了(填“氧化”或“還原”)反應,其電極反應式是。 圖2 圖3(3) 該小組對圖2中0t1時壓強變大的原因提出了如下假設,請你完成假設二:假設一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體;假設二: 。第17講原電池及其應用1. C解析原電池中,較活潑的金屬銅作負極,負極上金屬銅失去電子發(fā)生氧化反應,較不活潑的金屬銀作正極,正極上銀離子得電子發(fā)生還原反應,外電路中,電子從負極沿導線流向正極。在外電路中,電流由銀電極流向銅電極,錯誤;正極上得電子發(fā)生還原反應,所以反應為Ag+e-Ag,正確;實驗過程中取出鹽橋,不能構成閉合回路,所以原電池不能繼續(xù)工作,錯誤;將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同,正確。2. C解析裝置中Cu作負極,Ag2O作正極,電流方向由Ag2O經(jīng)導線到Cu,故A、B錯誤;負極的電極反應式為2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O,故C正確;電池工作時,OH-向負極移動,故D錯誤。3. B解析鋁轉化成偏鋁酸鈉,鋁失去電子,鋁作負極,Ag2O/Ag電極作正極,負極的電極反應式為Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,負極消耗氫氧根離子,pH減小,B錯誤。4. B解析Mg作負極,電極反應為Mg-2e-Mg2+,故A正確;AgCl作正極,電極反應為AgCl+e-Ag+Cl-,故B錯誤;原電池中,陰離子移向負極,故C正確;負極會發(fā)生副反應 Mg+2H2OMg(OH)2+H2,故D正確。5. B解析根據(jù)圖示,通入氫氣的電極為負極,電極反應式為H2-2e-+CO32-CO2+H2O,通入氧氣的電極為正極,電極反應式為O2+2CO2+4e-2CO32-,總反應為2H2+O22H2O。根據(jù)上述分析,電池工作時,熔融碳酸鹽參與了電極反應,故A錯誤;根據(jù)總反應,該電池工作時沒有消耗二氧化碳,不能減少溫室氣體的排放,故C錯誤;電池工作時,外電路中流過0.2 mol電子,消耗0.05 mol氧氣,質量為1.6 g,故D錯誤。6. B解析原電池工作時,正極上發(fā)生得電子的還原反應H+2e-Cl-+,負極上發(fā)生失電子的氧化反應CH3COO-8e-+2H2O2CO2+7H+,則a為正極,b為負極,故A錯誤;b極生成H+,電解液的pH減小,故B正確;質子從負極(b極)移向正極(a極),故C錯誤;a極的電極反應式為H+2e-Cl-+,故D錯誤。7. B解析在原電池中,A是負極,B是正極,陽離子由負極向正極移動,即Li+由A極向B極移動,故A錯誤;B正確;根據(jù)圖示,LiOH由正極區(qū)流出,說明電解液a、b之間可采用陽離子交換膜,故C錯誤;金屬鋰可以和水發(fā)生反應,電解液中不能含有水,故D錯誤。8. D解析電池工作時,正極發(fā)生反應為Cu2O+H2O+2e-2OH-+2Cu,沒有金屬鋰析出,A錯誤;負極為鋰失電子生成Li+,負極區(qū)無水溶液,B錯誤;電池放電過程中的總反應為2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH-,C錯誤;停止通入空氣一段時間,銅電極不再被氧化生成Cu2O,當正極的Cu2O全部轉化為Cu后,電池將停止放電,D正確。9. B解析在原電池中,陽離子移向正極,所以A電極是正極,發(fā)生還原反應,B電極是負極,發(fā)生氧化反應,A錯誤;A電極是正極,發(fā)生得電子的還原反應,2Li+S8+2e-Li2S8,每生成1 mol Li2S8轉移2 mol電子,B正確,C錯誤;電子不會經(jīng)過電解質溶液,D錯誤。10. D解析青銅基體作負極,電極反應為Cu-2e-Cu2+,故A錯誤;催化劑降低反應的活化能,但不能降低反應的焓變,故B錯誤;沒有指明條件,所以無法計算耗氧體積,故C錯誤;Ag2O與CuCl發(fā)生反應Ag2O+2CuCl2AgCl+Cu2O,生成紅色致密的氧化膜Cu2O覆蓋在被腐蝕部位,故D正確。11. (1) CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O(2) CO+4OH-2e-CO32-+2H2O(3) 堿性4NH3+3O22N2+6H2O2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O12. (1) 負極CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+11.2(2) Al-3e-Al3+催化劑2Al+6CO2Al2(C2O4)3解析(1) 根據(jù)圖中的電子流向知,c是負極,c電極上甲醇失電子生成CO2;線路中轉移2 mol 電子時消耗O2 0.5 mol,0.5 mol O2在標準狀況下體積為11.2 L。(2) 根據(jù)電池的正極反應可知,O2在第一步被消耗,又在第二步生成,所以O2為正極反應的催化劑;根據(jù)得失電子守恒,將負極反應與正極反應相加得總反應為2Al+6CO2Al2(C2O4)3。13. (1) 電極逐漸溶解甲甲可以保持電流穩(wěn)定,可以避免Zn與Cu2+的接觸,提高電池效率,提供穩(wěn)定電流;而乙中的活潑金屬還可以與CuSO4溶液發(fā)生置換反應,部分能量轉化為熱能(2) Zn解析(1) 帶鹽橋的原電池甲可以設計鋅銅原電池(或鐵銅原電池、鋅鐵原電池),由于外電路中電子從左移向右,說明左邊燒杯中電極的金屬性較強,則左、右兩邊燒杯中電極材料及電解質溶液可以為鋅片和硫酸鋅溶液、銅片和硫酸銅溶液(或者鐵片和硫酸亞鐵溶液、銅片和硫酸銅溶液,鋅片和硫酸鋅溶液、鐵片和硫酸亞鐵溶液)。金屬活動性ZnFeCu,則原電池乙中銅片作正極,鋅片或鐵片作負極,工作一段時間后,負極金屬鋅或鐵被氧化,逐漸溶解。甲、乙兩種原電池都能將化學能轉化為電能,其中帶有鹽橋的原電池甲中的負極金屬鋅(或鐵)和硫酸銅沒有直接接觸,二者不會直接發(fā)生置換反應